proteína quinasa asociada a Rho

La proteína quinasa asociada a Rho o quinasa de hélice enrollada asociada a Rho ( ROCK ) es una quinasa perteneciente a la familia AGC (PKA/PKG/PKC) de quinasas de proteínas específicas de serina-treonina . Su función principal es regular la forma y el movimiento de las células actuando sobre el citoesqueleto .

Las proteínas ROCK ( ROCK1 y ROCK2 ) se encuentran en mamíferos (humano, rata, ratón, vaca), pez cebra, Xenopus , invertebrados ( C. elegans , mosquito, Drosophila ) y pollo. La ROCK1 humana tiene una masa molecular de 158 kDa y es un importante efector descendente de la pequeña GTPasa RhoA . La ROCK de mamíferos consta de un dominio quinasa, una región de hélice enrollada y un dominio de homología de Pleckstrina (PH), que reduce la actividad quinasa de las ROCK mediante un plegamiento intramolecular autoinhibitorio si no está presente RhoA-GTP. ^{[ 1 ] [ 2 ]} 

Las ROCK de rata fueron descubiertas como los primeros efectores de Rho e inducen la formación de fibras de estrés y adhesiones focales mediante la fosforilación de la MLC (cadena ligera de miosina). ^{[ 3 ]} Debido a esta fosforilación , aumenta la unión de la miosina II a la actina y, por lo tanto, la contractilidad . Se han identificado dos isoformas de ROCK de ratón: ROCK1 y ROCK2. ROCK1 se expresa principalmente en el pulmón , el hígado , el bazo , el riñón y el testículo . Sin embargo, ROCK2 se distribuye mayoritariamente en el cerebro y el corazón . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 4 ]}

La proteína quinasa C y la proteína quinasa asociada a Rho participan en la regulación de la captación de iones de calcio; estos iones de calcio, a su vez, estimulan una quinasa de la cadena ligera de miosina, lo que provoca una contracción. ^{[ 5 ]} La proteína quinasa asociada a Rho son quinasas de serina o treonina que determinan la sensibilidad al calcio en las células del músculo liso.

ROCK desempeña un papel en una amplia gama de fenómenos celulares diferentes, ya que ROCK es una proteína efectora descendente de la pequeña GTPasa Rho , que es uno de los principales reguladores del citoesqueleto .

1. ROCK es un regulador clave de la organización de la actina y, por lo tanto, un regulador de la migración celular, como se detalla a continuación:

Diferentes sustratos pueden ser fosforilados por las ROCK, incluyendo la quinasa LIM , la cadena ligera de miosina (MLC) y la fosfatasa de MLC . Estos sustratos, una vez fosforilados, regulan la organización y la contractilidad de los filamentos de actina de la siguiente manera: ^{[ 2 ]}

• Cantidad de filamentos de actina

ROCK inhibe indirectamente la despolimerización de los filamentos de actina: ROCK fosforila y activa la quinasa LIM , que a su vez fosforila ADF/cofilin , inactivando así su actividad de despolimerización de actina. Esto resulta en la estabilización de los filamentos de actina y un aumento en su número. Por lo tanto, con el tiempo, los monómeros de actina necesarios para continuar la polimerización de actina para la migración se vuelven limitados. El aumento de filamentos de actina estables y la pérdida de monómeros de actina contribuyen a una reducción de la migración celular. ^{[ 2 ] [ 6 ]}

• Contractilidad celular

ROCK también regula la migración celular al promover la contracción celular y, por lo tanto, los contactos célula-sustrato. ROCK aumenta la actividad de la proteína motora miosina II mediante dos mecanismos diferentes:

• En primer lugar, la fosforilación de la cadena ligera de miosina ( MLC ) aumenta la actividad ATPasa de la miosina II . De este modo, varias miosinas agrupadas y activas, que actúan de forma asíncrona sobre varios filamentos de actina, mueven estos filamentos unos contra otros, lo que provoca un acortamiento neto de las fibras de actina.
• En segundo lugar, ROCK inactiva la fosfatasa de MLC , lo que conlleva un aumento de los niveles de MLC fosforilada.

Así, en ambos casos, la activación de ROCK por Rho induce la formación de fibras de estrés de actina , haces de filamentos de actina de polaridad opuesta, que contienen miosina II, tropomiosina, caldesmona y MLC-quinasa, y, en consecuencia, de contactos focales, que son puntos de adhesión inmaduros basados ​​en integrinas con el sustrato extracelular. ^{[ 2 ] [ 7 ]}

2. Otras funciones y objetivos

• RhoA-GTP estimula la actividad fosfatasa de fosfolípidos de PTEN ( homólogo de fosfatasa y tensina), una proteína supresora de tumores humana . Esta estimulación parece depender de ROCK. ^{[ 8 ] [ 9 ]} De esta manera, PTEN es importante para prevenir la división celular descontrolada, como la que se observa en las células cancerosas.
• ROCK desempeña un papel importante en el control del ciclo celular; parece inhibir la separación prematura de los dos centriolos en G1 y se propone que es necesario para la contracción del surco de segmentación, que es indispensable para la finalización de la citocinesis . ^{[ 2 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}
• Los ROCK también parecen antagonizar la vía de señalización de la insulina , lo que resulta en una reducción del tamaño celular e influye en el destino celular. ^{[ 2 ]}
• Las proteínas ROCK desempeñan un papel en la formación de vesículas en la membrana , un cambio morfológico observado en células comprometidas con la apoptosis . La proteasa proapoptótica caspasa 3 activa la actividad quinasa de ROCK mediante la escisión del dominio PH C-terminal. Como resultado, se elimina el plegamiento intramolecular autoinhibitorio de ROCK. ROCK también regula la fosforilación de la cadena ligera de miosina (MLC) y la contractilidad de la actomiosina, que regulan la formación de vesículas en la membrana. ^{[ 2 ]}
• Las proteínas ROCK contribuyen a la retracción de las neuritas al inducir el colapso del cono de crecimiento mediante la activación de la contractilidad de la actomiosina. También es posible que la fosforilación de la proteína mediadora de la respuesta a la colapsina-2 (CRPM2) por ROCK inhiba la función de CRPM2 de promover el crecimiento axonal, lo que resulta en el colapso del cono de crecimiento. ^{[ 2 ]}
• Las proteínas ROCK regulan la adhesión célula-célula: la pérdida de la actividad de ROCK parece provocar la pérdida de la integridad de las uniones estrechas en las células endoteliales. En las células epiteliales, la inhibición de ROCK parece disminuir la integridad de las uniones estrechas. La actividad de ROCK en estas células parece estimular la ruptura de los contactos célula-célula mediados por E-cadherina mediante la activación de la contractilidad de la actomiosina. ^{[ 2 ]}

3. Otros objetivos de ROCK

• NHE1 (un intercambiador de sodio-hidrógeno, implicado en las adhesiones focales y la organización de la actina)
• Proteínas de filamentos intermedios: Vimentina, GFAP (proteína ácida fibrilar glial), NF-L (proteína L de neurofilamento)
• Proteínas de unión a la actina F: Adducina, EF-1α (factor de elongación, cofactor de traducción), MARCKS (sustrato de la cinasa C rico en alanina miristilado), Caponina (función desconocida) y ERM (implicada en la unión del citoesqueleto de actina a la membrana plasmática).

Las dos isoformas de ROCK del ratón, ROCK1 y ROCK2, tienen una alta homología . Tienen un 65 % de secuencias de aminoácidos en común y un 92 % de homología dentro de sus dominios quinasa. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Las ROCK son homólogas a otras quinasas de metazoos como la quinasa de la distrofia miotónica ( DMPK ), las quinasas de unión a la proteína 42 de control de la división celular relacionada con DMPK ( Cdc42 ) (MRCK) y la quinasa citron. Todas estas quinasas están compuestas por un dominio quinasa N-terminal, una estructura de hélice enrollada y otros motivos funcionales en el extremo C-terminal ^{[ 2 ].}

ROCK es una molécula efectora descendente de la GTPasa Rho que aumenta la actividad de la quinasa ROCK cuando se une a ella.

Las investigaciones de las últimas dos décadas han demostrado que la señalización ROCK desempeña un papel importante en muchas enfermedades, incluidas las enfermedades cardiovasculares , ^{[ 15 ] [ 16 ]} enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer , la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica , ^{[ 17 ]} y el cáncer . ^{[ 18 ]} Por ejemplo, se ha planteado la hipótesis de que ROCK desempeña un papel importante en los efectos pleiotrópicos de las estatinas . ROCK1/2 junto con las quinasas MRCKα/β se han implicado en la plasticidad de la migración de las células cancerosas, el fenómeno que confiere una ventaja de supervivencia a las células cancerosas durante los tratamientos farmacológicos ( resistencia a los fármacos ). ^{[ 19 ]}

Los investigadores están desarrollando inhibidores de ROCK, como RKI-1447 , para el tratamiento de diversas enfermedades, incluido el cáncer. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Por ejemplo, estos fármacos tienen el potencial de prevenir la propagación del cáncer al bloquear la migración celular, impidiendo que las células cancerosas se extiendan al tejido vecino. ^{[ 1 ]}

• ROCK1